基于電子舌技術與薄荷腦含量測定優化薄荷閃式水提工藝參數

湖南中醫藥大學中醫心肺病證辨證與藥膳食療重點研究室，長沙410208）摘要：目的：優選薄荷最優的閃式水提工藝參數，為薄荷閃式水提工業化生產提供科學依據。方法：以電子舌測定薄荷水提液的甜味、苦味、澀味、鮮味等味覺響應值為口感指標，以薄荷腦為功效成分評價指標，超高效液相色譜-質譜（UPLC-MS）法定量，采用正交設計試驗法優化薄荷閃式水提工藝參數，考察轉速、加水量、提取時間三因素，每個因素取三水平對薄荷腦含量與電子舌味覺響應值的影響，綜合評價確定最優工藝參數。結果：閃式水提2次，電機攪拌轉速（3 000 r/min），加水量分別是藥材量的20、18倍，閃式提取時間分別為15、7 min。結論：優化后的薄荷閃式水提液口感佳；操作過程中工藝參數科學、合理、操作簡便，閃式提取溫度低、時間短、適用于熱敏及揮發性成分的提取，工業化生產可行。

關鍵詞：薄荷；薄荷腦；閃式水提；電子舌；超高效液相色譜-質譜（UPLC-MS）薄荷系常用中藥，具有疏散風熱、清利頭目、利咽、透疹、疏肝行氣的功效，薄荷腦為主要功效成分之一[1-2]。薄荷腦的藥理作用十分廣泛，具有清涼止癢、促進透皮吸收、抑菌、利膽、增強戊巴比妥的中樞神經抑制等作用[3]。

現代薄荷提取方法主要有水蒸氣蒸餾法、冷浸法、超臨界CO₂萃取法、超聲波法等，多以薄荷腦含量為評價指標，目前工業生產中多用水蒸氣蒸餾法［4-5］。水蒸氣蒸餾法主要提取薄荷油，含水溶性成分的水煎液一般皆棄去。閃式提取法是在低溫條件下對質地柔軟易被切碎的原料進行高效動態提取的方法[6]，操作簡單、時間短、效率高、單次投入藥材量大，適合工業化大生產，國內外已有多篇文獻報道閃式提取法在中藥提取方面的應用，但未見閃式提取薄荷的文獻報道。電子舌能夠利用具有獨特選擇性和廣域選擇性的人工雙層脂質膜直接輸出樣品液的酸味、甜味、苦味、澀味、鮮味、咸味、苦味回味、澀味回味、豐富度（鮮味回味）等味覺響應值，具有可觀性強、重復性好、檢測響應快、標準化控制、對人體健康危害小等優點[7]。本研究旨在用閃式提取法找出既提取薄荷中的功效成分，又兼顧口感味覺的方法。本研究選用超高效液相色譜-串聯三重四級桿質譜法測定薄荷中薄荷腦含量，并以電子舌味覺響應值共同作為評價指標，正交設計試驗法優化薄荷閃式水提工藝參數，為工業化大生產提供依據。

1材料及儀器

1.1材料及試劑

薄荷，由安徽銀豐藥業有限公司提供，經湖南中醫藥大學藥學院藥植鑒定教研室周日寶教授鑒定，符合2020版《中國藥典》薄荷項下有關規定。薄荷腦對照品，110728-200506中國食品藥品檢定研究院。液相色譜柱，月旭科技上海股份有限公司（填充劑：十八烷基硅烷鍵合硅膠UltimateXB-C₁₈，5 μm，4.6 mm×250 mm）。

1.2儀器及設備

Acquity uplc h-class plus超高效液相色譜儀，美國Waters公司；TripleQuad 3500三重四級桿質譜儀，AB SCIEXDISTRIBUTION公司；ZHBE-50T型閃式提取器及閃式提取控制器，河南智晶生物科技有限公司；SA-402B型電子舌，日本Insent公司，試驗中使用AE1傳感器、AAE傳感器、CTO 傳感器、COO傳感器、CAO傳感器、GL1傳感器；ATX12型電子天平124 g～0.000 1 g，東京島津儀器有限公司；DIKW-S-6電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫療儀器。

2結果與方法

2.1超高效液相色譜-質譜（UPLC-MS）法測定薄荷水提液中薄荷腦含量2.1.1色譜條件與系統適應性試驗參考2020版《中國藥典》第四部通則0512測定薄荷水提液中薄荷腦的含量。以十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑，以甲醇為流動相A、以水為流動相B，柱溫30 ℃，流速0.3 mL/min，按表1梯度洗脫。以三重四極桿串聯質譜儀檢測；電噴霧離子源（ESI），采集模式為負離子模式；各化合物Q1母離子多重離子掃描，錐孔電壓（DP）、入口電壓（EP）見表2。

2.1.2對照品溶液的制備（1）空白對照液：取甲醇溶液，用0.22 μm有機微孔濾膜濾過，即得。（2）薄荷腦對照液：取適量薄荷腦對照品，精密稱定，加甲醇制成含薄荷腦濃度為1.8 μg/mL的對照品溶液，即得。

2.1.3供試品溶液制備取薄荷閃式水提各供試液50 mL，分別離心10 min（轉速3 000 r/min），取上清液用0.22 μm有機膜濾過，取濾液備用。

2.1.4測定精密吸取空白對照液5 μL，薄荷腦對照液分別為1、2、3、4、5 μL，供試液5 μL，注入超高效液相色譜-串聯質譜儀中測定峰面積（圖1～3）。以峰面積為縱坐標、進樣濃度（ng/mL）為橫坐標，繪制標準曲線（Y=138.4X+10 000R=0.999 1）（圖4），計算出薄荷供試液中薄荷腦的含量。

2.2電子舌味覺響應值測定基本方法

2.2.1電子舌測定用供試液的制備取閃式提取各薄荷水提液，0.45 μm水膜濾過，取濾液25 mL，再加入25 mL濾過的純化水將薄荷水提液稀釋1倍（若電子舌智能感官評定法中樣品濃度太濃則電子設備系統中的傳感器陣列易鈍化，將導致發出的信號不準確，故對薄荷提取液進行稀釋），然后將稀釋液置于電子舌小杯中。

2.2.2電子舌測定根據饒智等［7］的方法進行正極清洗液、負極清洗液及參比液的配制，進行電子舌測定。

2.2.3精密度試驗同一樣品重復測定5次，結果顯示數據穩定，各傳感器響應值RSD值皆小于3.0%，表明儀器精密度良好。

2.3薄荷閃式水提工藝優化

2.3.1薄荷閃式水提基本方法取薄荷藥材100 g，第一次加水量為藥材量的一定倍數，在常溫下控制一定轉數，閃式水提一定時間，電壓控制在100～120 V，過濾，濾渣第二次加水量為藥材量的一定倍數，控制一定轉速和水提時間，過濾，合并2次濾液低溫減壓濃縮定容至1 000 mL。

2.3.2正交設計試驗優選薄荷閃式水提工藝參數常溫下考察閃式水提關鍵工藝參數，即電機攪拌轉速（A）、加水量（B）、提取時間（C）三因素，以薄荷腦含量為活性成分指標，電子舌鮮味、甜味、苦味、澀味、苦味回味、澀味回味、豐富性和咸味響應值為味覺指標，采用L₉（3）⁴正交設計試驗優化閃式水提工藝（表3～12、圖5）。根據統計學中兩兩比較數據相差1倍以上無需進行方差分析的原則，A因素1水平和任意水平總分97分，遠遠大于3水平（3分），故A因素應取1水平；B因素1水平和任意水平總分81分，遠遠大于3水平（19分），故B因素應取1水平；C因素3水平和任意水平總分63分，遠遠大于2水平（24分），故C因素應取3水平，即閃式水提2次，電機攪拌轉速為3 000 r/min，加水量分別是藥材量的20倍、18倍，閃式提取時間為15 min、7 min（表12）。

2.4薄荷閃式水提工藝驗證實驗

取薄荷藥材3批，每批100 g，第一次加水量為藥材量的20倍，在常溫下控制電機攪拌轉速為3 000 r/min，閃式水提15 min，電壓控制在100～120 V，過濾，濾渣第二次加水量為藥材量的18倍，同參數控制電機攪拌轉速，閃式水提7 min，過濾，合并2次濾液低溫減壓濃縮定容至1 000 mL。分析前取10 mL，用超純水稀釋至100 mL，濾過供UPLC-MS測薄荷腦含量，電子舌測各種味覺響應值。結果顯示，薄荷腦含量為（59.23±0.086 1）mg/100 mL，略高于正交表中最高值，各種味覺響應值：甜味（11.56±0.082 5），與正交表中最高值相當；苦味（5.132±0.045 6）、澀味（-2.153±0.029 3），皆與正交表中最低值相當；苦味回味（-0.122 5±0.013 7）、澀味回味（0.843 9±0.016 7），皆與正交表中最低值接近；鮮味（14.51±0.145 2）、豐富性（5.314±0.073 8），遠高于正交表中最高值；咸味（1.247±0.063 2），與正交表中最低值相當，最突出的是鮮味及豐富性大為提高，品嘗后口感良好。

3結論與討論

（1）本試驗采用活性成分薄荷腦與甜味、苦味、澀味、鮮味等味覺響應值綜合評價分析的方法，篩選出薄荷閃式水提最佳工藝參數為電機攪拌轉速3 000 r/min；加水量分別是藥材量的20倍、18倍，閃式提取時間為15、7 min。閃式水提操作簡便，提取時間短，符合薄荷在方劑煎煮中“后下”的特點，薄荷水提藥液中以鮮味占比最高，芳香味道保留較好。閃式水提投藥量大，有利于工業化生產。

（2）評價指標的權重分配系根據活性成分占50%，計50分，各種味覺響應值占50%，各種味覺中鮮味占比最高為12%左右，亦計為12分，苦味雖然占比不高但重要性高，故計為10分，甜味占比10%，亦計為10分，澀味雖然占比較低但較重要，故計為6分，苦味回味、澀味回味、豐富性（鮮味回味）、咸味占比和重要性接近，故各計為3分，C因素苦味回味優選結果1水平或2水平皆計為3分，則總分103分，A因素和B因素總分皆為100分。參考文獻

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Flash Extraction Technology Parameters Optimizing of Mint Based on

Electronic Tongue Technology and Menthol Content DeterminationTIAN Hui，JIANG Xing，CHEN Yu-zhen，ZHAI Hao-yu，CHEN Guang-yu，XIE Meng-zhou

（Hunan University of Chinese Medicine/Hunan Medical and Food Homologous Functional Food Engineering Technology Research Center/

Provincial Key Laboratory of TCM Diagnostics，Hunan University of Chinese Medicine/

Key Laboratory of TCM Heart and Lung Syndrome Differentiation ＆ Medicated Diet and Dietotherapy，

Hunan University of Chinese Medicine，Changsha 410208，China）Abstract： ObjectiveTo optimize the optimal flash water extraction process parameters of mint to provide experimental basis for the industrial production of mint flash water extraction.MethodTaste index is the response values of sweet，bitter，astringent and umami of menthol water extract were determined by electronic tongue.Efficacy component evaluation index was menthol quantitated by Ultra High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry （UPLC-MS）. Orthogonal design experiment was used to optimize the process parameters of menthol flash water extract to investigate the effects of speed，water addition and extraction time on menthol content and electronic tongue taste response and take three levels for each factor. The optimal technological parameters were determined by comprehensive evaluation. ResultFlash water extraction twice，motor stirring speed 3 000 （r/min），water was 20 times，18 times of the amount of medicinal materials，flash extraction time 15 min，7 min. ConclusionThe optimized mint flash water extract have good taste; its process is reasonable，scientific and uncomplicated. The low extraction temperature and short extraction time are suitable for the extraction of thermal sensitive and volatile components. Industrial production of mint flash water extraction is feasible.

Keywords： peppermint; menthol; flash water lift; electronic tongue; UPLC-MS